ESTRUCTURA FLOTANTE.

Estructura flotante, especialmente adecuada como, por ejemplo,

una boya de carga o una plataforma de cabeza de pozo, que comprende un elemento de superficie (2) con una sección transversal sustancialmente redondeada en un plano sustancialmente horizontal, unas columnas (3) que conectan el elemento de superficie (2) a un elemento de pontón sumergido (4) que en un plano sustancialmente horizontal presenta un perímetro exterior sustancialmente redondeado y un calado en la masa de agua, unos dispositivos de amarre (5) para fijar la estructura (1) al fondo del mar (6) y por lo menos un punto de unión (7) para tuberías de transferencia (8) a una segunda unidad, por ejemplo una instalación en el fondo del mar, un barco de producción flotante, un buque de carga/descarga, etc., caracterizada porque el elemento de superficie (2) está dispuesto flotante en la superficie del plano de agua (12), con un calado en la masa de agua y porque la proporción del volumen del elemento de pontón (4) dividido por el área de la línea de agua del elemento de superficie (2) está en el intervalo de 4 a 12 [m3/m2] y porque el calado del elemento de superficie (2) dividido por el calado del elemento de pontón (4) está en el intervalo de 0,3 a 0,5 y porque los dispositivos de amarre presentan una rigidez de amarre vertical para la boya de carga (1) en el intervalo de 20 a 75% de la rigidez de la línea de agua para la estructura (1)

Estructura flotante.

La presente invención se refiere a una estructura flotante que comprende un elemento de superficie dispuesto en la superficie del agua y columnas que conectan el elemento de superficie a un elemento de pontón sumergido. La estructura está anclada al fondo del mar mediante un sistema de amarre tenso y tuberías de transferencia para petróleo o gas que se extienden hacia y desde la estructura flotante. Según las formas de realización preferidas de la invención, la estructura flotante presenta la forma de una boya de carga o una plataforma de cabeza de pozo.

Las unidades flotantes a menudo se seleccionan para su utilización junto con la producción en mar abierto alternativamente al almacenaje o la carga y descarga de fluido. Puede ser el caso de una unidad de producción flotante conectada a pozos por debajo de la superficie con elevadores, una unidad de almacenaje provisional o alternativamente boyas de carga flotantes. Para todas estas unidades a menudo se utilizan elevadores rígidos, suspendidos en catenaria completa o parcial para transferir el fluido hacia o desde la unidad.

En muchos desarrollos en este campo se selecciona una solución por ejemplo con una unidad de producción y almacenaje fija o flotante que está conectada a pozos submarinos a través, por ejemplo, de elevadores flexibles o rígidos. En el caso de una plataforma de producción flotante con elevadores rígidos en la que se desee tener cabezas de pozo montadas en la plataforma, la plataforma debe tener una característica del movimiento que proporcione el menor movimiento posible de la unidad flotante, posibilitando así que cualquier dispositivo de compensación sea realizado tan pequeño como sea posible o se elimine. Presentar las cabezas de pozo montadas por encima de la superficie del agua es más fácil puesto que proporciona un sistema seco, siendo normalmente la desventaja el que se requieren dispositivos de compensación relativamente extensos para el movimiento de la plataforma en la masa de agua. Para una plataforma de producción flotante de esta clase a menudo también están previstas tuberías de exportación hasta una unidad de almacenaje o a un sistema de carga/descarga, en el que estas tuberías de exportación a menudo son tuberías rígidas de acero, los denominados elevadores en catenaria de acero (SCR Steel Catenary Risers), los cuales normalmente, por lo menos en parte de su longitud presentan la forma de catenaria. Estos elevadores en catenaria de acero están sometidos a fatiga como resultado del movimiento de la plataforma flotante.

Cuando se utilizan buques de carga/descarga para el trasporte del fluido, con el fin de que el sistema de carga/descarga tenga el período de tiempo efectivo de trabajo mayor posible, el fluido generalmente es transferido desde una unidad de producción/almacenaje/transferencia a una boya de carga montada a una cierta distancia de la unidad de producción/almacenaje/transferencia. Disponiendo de una boya de carga, tanto las piezas de la misma como el amarre de la misma se pueden implantar de tal manera que el buque de carga/descarga pueda ser amarrado a la boya de carga independientemente de la dirección de las condiciones meteorológicas, proporcionando de ese modo un período efectivo de tiempo de trabajo más largo al sistema de carga/descarga. La utilización de una boya de carga de este tipo también provee una mayor seguridad ya que el punto de carga y descarga está colocado a una distancia, por ejemplo, del equipo de producción.

A profundidades mayores estas boyas de carga están dispuestas flotantes en la masa de agua y la característica del movimiento de la boya de carga ha mostrado ser crucial tanto para el período efectivo de tiempo de trabajo como también para toda la vida de servicio de la boya de carga y sus sistemas asociados que corresponden a aquellos para las plataformas de las cabezas de pozo. Las boyas de carga de este tipo normalmente presentarán la forma de un cilindro con un eje sustancialmente vertical, en las que el diámetro del cilindro normalmente es de aproximadamente 23 m y su altura es 8 metros, 6 metros de la cual componen el calado en la masa de agua. La boya normalmente está provista de una borda giratoria en la parte superior, permitiendo así cargar y descargar el buque cisterna desde cualquier lado que sea favorable sobre la base de la dirección del viento prevaleciente.

Entre la unidad de producción/almacenaje/transferencia y la boya de carga normalmente se encontrará una tubería de acero, un elevador en catenaria de acero, para la transferencia del fluido que debe ser cargado o descargado. Esta tubería de acero normalmente está suspendida como una catenaria o una catenaria modificada (onda falsa) desde la boya de carga flotante, desde el punto de unión a la boya de carga fuera dentro de la masa de agua. Esto se aplica particularmente cuando la unidad de producción/almacenaje/transferencia está también compuesta por una unidad que flota en la superficie, tal como una plataforma de producción o un barco de producción y almacenaje.

El documento GB 1533973, el cual se considera que es la técnica anterior más próxima, revela una boya con las características del preámbulo de la reivindicación.

Generalmente se ha encontrado que es difícil que los elevadores de este tipo suspendidos como una catenaria soporten el esfuerzo desde el punto de vista de la fatiga y esto es un problema particular con las tuberías de gran diámetro. Al mismo tiempo es deseable que las tuberías de transferencia presenten un gran diámetro con el fin de obtener una transferencia rápida del fluido y por lo tanto, por ejemplo, menos tiempo de conexión para los buques de carga/descarga. La causa principal de esta fatiga prematura en las tuberías se ha mostrado que son los movimientos relativamente grandes de las estructuras flotantes inducidos por las olas. Estos movimientos inducidos por las olas son propagados a la tubería, produciendo tensiones dinámicas en el elevador. Los movimientos inducidos por las olas son una combinación de movimientos de oscilación vertical, balance y cabeceo los cuales juntos conducen a tensiones en la tubería que pueden resultar en fracturas por fatiga. Reduciendo uno o más que los componentes del movimiento de las estructuras flotantes, se puede conseguir una mejora sustancial en las características de fatiga del elevador de acero y por lo tanto un período efectivo de tiempo de trabajo más largo para las estructuras flotantes, por ejemplo la boya de carga o la plataforma de cabeza de pozo.

El principal objetivo de la presente invención consiste en proporcionar una estructura flotante con los movimientos más favorables posibles en mar gruesa, de tal manera que los conductos de transferencia conectados de un tipo especial, los denominados elevadores en catenaria de acero, SCR, puedan ser sostenidos del modo más favorable, experimentando de ese modo la carga de fatiga mínima posible.

Por lo tanto un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar una estructura que pueda ser utilizada como una boya de carga flotante con una característica de movimiento mejorada comparada con las boyas de carga existentes. Un objetivo consiste en proporcionar una boya de carga tenga una capacidad de carga y descarga mayor, en donde esto se consigue por medio de, entre otras cosas, un período efectivo de tiempo de trabajo más largo y un diámetro mayor de la tubería para las tuberías de transferencia. Un objetivo asimismo consiste en proporcionar una boya de carga flotante que esté adaptada para ser utilizada junto con tuberías de acero de diámetro mayor del normal sin ningún efecto negativo en la característica de fatiga del sistema de boya de carga. Asimismo un objetivo consiste en proporcionar una boya de carga que pueda ser utilizada en áreas con mar más gruesa que aquellas en las cuales se pueden utilizar las boyas de carga similares existentes.

Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar una estructura que pueda ser utilizada como una plataforma de cabeza de pozo, en la que se reduzca sustancialmente la necesidad de dispositivos de compensación.

Se ha proporcionado una estructura flotante según las reivindicaciones adjuntas, que alcanza los objetivos anteriormente mencionados.

Como se indica, la estructura según la invención puede ser utilizada para diversos propósitos. El más evidente es su utilización como una boya de carga como se describe a continuación en la presente memoria, pero otra área ventajosa de aplicación será una plataforma de cabeza de pozo para áreas con condiciones del mar y de las olas relativamente favorables.